DE19709925C2 - Vorrichtung zur Übertragung einer Steuer- oder Schaltbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung einer Steuer- oder Schaltbewegung mit einem in einer Ebene schwenkbaren Hebel, der in einer Mittelstellung durch vor­ gespannte, federnde Mittel gehalten wird und aus dieser Mittelstellung in entgegengesetzte Richtungen bewegbar ist.

Bei einer aus der US-PS 4 458 549 bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art ist ein zweiarmiger Hebel schwenkbar an einem Hebelträger gelagert, der um eine zur Schwenkachse des Hebels senkrechte Achse auf einem Lagerbolzen wiederum drehbar gelagert ist. Durch diese Anordnung kann der Hebel in zwei zueinander senkrechte Richtungen geschwenkt werden. Um den Hebelträger und mit diesem auch den Hebel in der Schwenkrichtung des Hebelträgers in einer Mittellage zu halten, ist auf einem zylindrischen Abschnitt des Hebelträ­ gers eine Schenkelfeder angeordnet, die mit ihren beiden Schenkeln ein drehfest mit dem Hebelträger verbundenes Abstützelement und ein feststehendes Anschlagelement umgreift. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei Herstellungstoleranzen, wie sie mit einem vertretbaren Aufwand erreichbar sind, eine vollkommen spielfreie Fixie­ rung des Hebels in seiner Mittellage mit Hilfe der Schen­ kelfeder nicht gewährleistet ist. Der Hebel kann daher in der Mittelstellung schwingen. Die Schenkelfeder hat weiter­ hin eine verhältnismäßig steile Federkennlinie, wodurch die beim Betätigen des Hebels zu überwindende Rückstellkraft in unerwünschtem Maße ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Hebel mit einer definierten Vorspannkraft in einer Mittellage spielfrei gehalten wird und bei der ein flacher Anstieg der Rückstellkraft in Bezug auf den Schwenkwinkel des Hebels erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Hebel um zwei im Abstand voneinander angeordnete Drehachsen schwenkbar gelagert ist, wobei die Lagerung des Hebels an beiden Drehachsen aus halben Lagern besteht, die in der gleichen, zur Verbindungsebene der Drehachse senkrechten Richtung offen sind und daß die federnden Mittel derart an dem Hebel abgestützt sind, daß ihre Federkraft gegen die halben Lager gerichtet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Hebel in der Mittelstellung durch zwei im Abstand voneinander angeord­ nete, halbe Lager gehalten, wobei die federnden Mittel die Lagerelemente gegeneinander drücken und spielfrei halten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher unempfindlich gegenüber der Einwirkung von Schwingungen, da schwingungs­ bedingte Massenkräfte nur dann eine Relativbewegung an der Hebellagerung hervorrufen können, wenn sie größer sind, als die von den federnden Mitteln erzeugte Anpreßkraft an den Lagerelementen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Hebelverhältnisse bedingt durch die beiden Drehachsen in den beiden von der Mittelstellung ausgehenden Bewegungsrichtungen unterschied­ lich sind. In der einen Bewegungsrichtung ist die Hebel­ übersetzung etwas größer, in der anderen Bewegungsrichtung etwas kleiner. Dies ist von Vorteil, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung die Hebelbewegung mit Hilfe eines Druck-Zug-Kabels an ein zu steuerndes Gerät übertragen wird, da der Reibungswiderstand derartiger Kabel bei der Übertragung einer Druckkraft größer ist als bei der Übertragung einer Zugkraft. Wird die größere Hebelüberset­ zung der Druckbewegung zugeordnet, so kann dadurch der grö­ ßere Reibungswiderstand mehr oder weniger kompensiert und die Betätigungskraft beider Bewegungsrichtungen aneinander angeglichen werden.

Der Hebel kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als einarmiger oder zweiarmiger Hebel ausgebildet sein. Beson­ ders vorteilhaft ist ein zweiarmiger Hebel, wobei der län­ gere Hebelarm in der den Drehachsen gemeinsamen Ebene und der kürzere Hebelarm in der Mitte zwischen den Drehachsen senkrecht zu dieser Ebene verläuft. Eine derartige Ausge­ staltung des Hebels bewirkt, daß die Halblager durch die Hebelkräfte nicht in einer Richtung belastet werden, in der sie offen sind, so daß die Vorspannkraft der federnden Mit­ tel unabhängig von den Hebelkräften bemessen werden kann.

Zur Lagerung des Hebels können erfindungsgemäß auf entge­ gengesetzten Seiten an dem Hebel Zapfen befestigt sein, die in einseitig offene Lageraugen in beiderseits des Hebels parallel zueinander angeordneten Platten eingreifen. Die Platten können durch Ausschnitte gebildete, kreisbogenför­ mige Führungsflächen haben, die sich unmittelbar an die Lageraugen anschließen und sich längs der Bahn der Zapfen erstrecken. Durch diese Führungsflächen wird sicherge­ stellt, daß auch bei einer ungünstigen Richtung der Kraft­ resultierenden durch die wirksame Drehachse des Hebels der die Drehachse bildenden Zapfen nicht aus den Lageraugen heraustreten kann. Eine andere Ausgestaltung der Lagerung des Hebels kann erfindungsgemäß darin bestehen, daß zwei parallele Lagerbolzen vorgesehen sind, die an einem Träger­ bauteil befestigt sind und daß der Hebel einseitig offene Lageraugen hat, die in der Mittelstellung des Hebels jeweils einen Lagerbolzen umgreifen. Diese Ausgestaltung kann bei ungünstigen Kraftrichtungen vorteilhaft sein, da sich mit der Drehung des Hebels auch die Winkelstellung der Lageraugen und damit die Richtung der möglichen Kraftüber­ tragung ändert.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die federnden Mittel aus Zugfedern bestehen, die beider­ seits des Hebels vorzugsweise in der Mitte zwischen den Drehachsen angeordnet und mit einem Ende an dem Hebel und mit dem anderen Ende an einer Platte befestigt sind. Beson­ ders günstig ist es, wenn die Befestigungsenden der Zugfe­ dern auf beiden Seiten der den beiden Drehachsen gemeinsa­ men Ebene und in einem Abstand von dieser liegen, da hier­ durch der Abstand der Federkraft von der wirksamen Drehachse des Hebels mit zunehmenden Schwenkwinkel stetig abnimmt. Hierdurch wird der mit zunehmenden Schwenkwinkel einhergehende Anstieg der Federkraft ganz oder teilweise kompensiert, so daß das an dem Hebel wirksame Rückstellmo­ ment mit zunehmendem Schwenkwinkel nur wenig ansteigt.

Wird der Hebel mit einem Druck-Zug-Kabel verbunden, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Führungshülle des Druck-Zug-Kabels an einem Ende fest und am anderen Ende einstellbar mit dem jeweiligen Trägerbauteil verbunden ist. Die Einstellung der Kabelübertragung läßt sich auf diese Weise schneller durchführen und die erforderliche Min­ desteinstellänge erreicht ein Minimum. Zur festen Verbin­ dung der Führungshülle des Druck-Zug-Kabels ist erfindungs­ gemäß an dieser eine Befestigungshülse angebracht, die mit­ tels einer die Befestigungshülse umspannenden Federklammer in einer Bohrung des Trägerbauteils fixiert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht der Eingabeeinheit mit einem Anschlußende eines Druck-Zug-Kabels einer erfin­ dungsgemäßen Betätigungsvorrichtung und

Fig. 2 das andere Ende des Druck-Zug-Kabels mit einer daran angeschlossenen Ausgabeeinheit.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiel handelt es sich um eine Betätigungsvorrichtung für ein hydraulisches Steuerventil an einer Baumaschine. Die Vorrichtung besteht aus einer in Fig. 1 dargestellten Eingabeeinheit 1 und einer in Fig. 2 dargestellten Aus­ gabeeinheit 2, die durch ein Druck-Zug-Kabel 3 miteinan­ der verbunden sind.

Die Eingabeeinheit 1 weist einen zweiarmigen Hebel 4 mit einem längeren, von Hand zu betätigenden Hebelarm 5 und einem kürzeren, durch ein Drehgelenk mit der Seele 6 des Druck-Zug-Kabels 3 verbundenen Hebelarm 7 auf. Die Hebel­ arme 5, 7 sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Der gelagerte Endabschnitt des Hebelarms 5 hat einen recht­ eckigen Querschnitt und ist mit geringem Spiel zwischen zwei parallelen, mit einem nicht dargestellten Trägerbau­ teil verbundenen Platten 8 angeordnet. Zur Lagerung weist der Hebelarm 5 auf seinen den Platten zugekehrten Seiten jeweils zwei parallele, zylindrische Zapfen 9, 10 auf, die aus Hülsen bestehen, die in Bohrungen im Hebelarm 5 eingepreßt sind. Die Zapfen 9, 10 greifen in halbzylin­ drische Lageraugen 11, 12 in den Platten 8 ein. Die Lageraugen 11, 12 grenzen an einen Ausschnitt 13 in den Platten 8 an, der so angeordnet ist, daß die Lageraugen 11, 12, auf der dem Hebelarm 7 zugewandten Seite offen sind. Die Ausschnitte 13 haben jeweils zwei gegenüberlie­ gende, an die Lageraugen 11, 12 angrenzende, kreisbogen­ förmige Führungsflächen 14, 15, deren Zylinderachse jeweils mit der Drehachse des gegenüberliegenden Lagerau­ ges 12 bzw. 11 zusammenfällt.

Der Hebel 4 wird in der in Fig. 1 gezeigten Mittellage durch vorgespannte Zugfedern 16 gehalten, die auf beiden Seiten des Hebels 4 angeordnet sind. Das eine Ende der Zugfedern 16 ist an dem Hebelarm 7 in der Nähe des freien Hebelendes und das andere Ende der Zugfedern 16 ist auf der Außenseite der Platten 8 befestigt. Die Befestigungs­ stellen der Zugfedern 16 sind dabei von den beiden Lager­ zapfen jeweils gleich weit entfernt und auch in einem deutlichen Abstand von der den Drehachsen der Zapfen 9, 10 gemeinsamen Ebene angeordnet.

Die Ausgabeeinheit 2 besteht aus einem mehrfach abgewin­ kelten Trägerbauteil 20, an dem mit Hilfe eines Kugelge­ lenks 21 ein einarmiger Hebel 22 schwenkbar gelagert ist. Das freie Ende des Hebels 22 ist durch ein Drehgelenk 23 mit der Seele 6 des Druck-Zug-Kabels 3 verbunden. Zwi­ schen dem Drehgelenk 23 und dem Kugelgelenk 21 ist ein Zapfenlager 24 zum Anschluß einer nicht dargestellten Ventilbetätigungsstange vorgesehen, die in einer Gerad­ führung gelagert ist.

Die Führungshülle 25 des Druck-Zug-Kabels 3 ist an dem Trägerbauteil 20 mittels einer Befestigungshülse 26 gehalten, die fest mit dem Trägerbauteil 20 verbunden ist. Hierzu ist die Mantelfläche der Befestigungshülse 26 mit einer Stufe versehen, durch die ein Abschnitt 27 kleineren Durchmessers gebildet wird, der in eine Bohrung im Trägerbauteil 20 eingesteckt ist. Auf der der Stufe abgekehrten Seite ragt der Abschnitt 27 aus der Bohrung im Trägerbauteil 20 heraus und ist dort mit einer Ringnut versehen, in die eine Federklammer 28 eingreift, wodurch die Befestigungshülse 26 an dem Trägerbauteil 20 festge­ halten wird. Das andere Ende der Führungshülle 25 ist mit einer Gewindehülse 29 versehen, die an einem Trägerbau­ teil 30 mittels zweier Muttern 32 einstellbar befestigt ist.

Wird der Hebel 4 bei der Darstellung gemäß Fig. 1 durch eine auf den Knauf am Ende des Hebelarms 5 einwirkende, nach rechts gerichtete Kraft im Uhrzeigersinn geschwenkt, so bilden die Zapfen 10 die Drehachse, während die Zapfen 9 sich von den Lageraugen 11 entfernen und sich an den Führungsflächen 14 entlang bewegen. Sowohl die auf den Knauf des Hebelarms 5 einwirkende Kraft als auch die Kraft der Zugfedern 16 drücken hierbei die Zapfen 10 in die Lageraugen 12 und halten diese in Eingriff. Die Reak­ tionskraft aus der am Ende des Hebelarms 7 auf die Seele 6 übertragenen Zugkraft wird ebenfalls über die Zapfen 10 auf die Lageraugen 12 übertragen, da das Spiel zwischen den Zapfen 9 und den Führungsflächen 14 geringfügig grö­ ßer ist als das Lagerspiel zwischen den Zapfen 10 und den Lageraugen 12. Mit zunehmendem Schwenkwinkel des Hebels 4 verringert sich der Abstand zwischen der Wirkungslinie der Zugfedern 16 und den Zapfen 10, so daß der wirksame Hebelarm der Zugfedern 16 kleiner wird. Gleichzeitig wer­ den die Zugfedern 16 gedehnt, wobei ihre Federkraft ansteigt. Die Auslegung kann nun so getroffen werden, daß das auf den Hebel 4 einwirkende Rückstellmoment mit zunehmendem Schwenkwinkel des Hebels 4 zumindest in des­ sen Arbeitsbereich im wesentlichen gleich bleibt oder nur wenig ansteigt.

Wird der Hebel 4 durch eine in der Zeichnung nach links gerichtete Kraft entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, so bilden die Zapfen 9 und die Lageraugen 11 die Drehachse und die Zapfen 10 entfernen sich von den Lager­ augen 12 und bewegen sich entlang den Führungsflächen 15.

Bei dieser Bewegungsrichtung wird die auf den Knauf des Hebels 5 einwirkende Kraft von den Zugfedern 16 aufgenom­ men. Deren Vorspannkraft ist jedoch deutlich größer, so daß eine ausreichend große Restkraft bestehen bleibt, durch die die Zapfen 9 in Eingriff mit den Lageraugen 11 gehalten werden. Da die Zugfedern 16 symmetrisch zu den Zapfen 9, 10 angeordnet sind, verhält sich die Änderung des Rückstellmoments bei dieser Bewegungsrichtung des Hebels 4 ebenso wie bei der Bewegung im Uhrzeigersinn. Auch die Reaktionskraft aus der auf die Seele 6 übertra­ genen Druckkraft kann vollständig von den Zapfen 9 und den Lageraugen 11 aufgenommen werden, so daß die Zapfen 10 und die Führungsflächen 15 unbelastet bleiben. Erfor­ derlich sind die Führungsflächen 14, 15 daher dann nur, wenn beispielsweise durch einen Bruch einer Zugfeder 16 die nach rechts gerichteten Kräfte nicht mehr ausreichen, um die jeweils die Drehachse bildenden Zapfen in Anlage an den Lageraugen zu halten. In einem solchen Fall ver­ hindern die Führungsflächen 14, 15, daß die Zapfen aus den Lageraugen heraustreten können.

Bei der Drehung des Hebels 4 entgegen dem Uhrzeigersinn ist die wirksame Länge des Hebelarms 5 um den Abstand der Lagerzapfen 9, 10 größer als bei einer Bewegung des Hebels 4 im Uhrzeigersinn. Die wirksame Länge des Hebel­ arms 7 ist hingegen in beiden Fällen gleich. Es ergibt sich also bei der Bewegung des Hebels 4 entgegen dem Uhr­ zeigersinn eine etwas größere Hebelübersetzung, die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorteilhaft dazu benutzt wird, die bei einer Druckkraftübertragung etwas größere Reibung des Druckkabels 3 zu kompensieren. Hier­ durch kann das Verhältnis zwischen der an dem Knauf des Hebels 4 ausgeübten Kraft und der auf den Hebel 22 der Ausgabeeinheit 2 übertragenen Kraft im wesentlichen kon­ stant gehalten werden.

Die beschriebene Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen und kostengünstig herstellbaren Aufbau und eine zuverlässige Wirkungsweise aus. Die Lagerung des Hebels 4 ist verschleißfest und der Hebel 4 kann in der als Ruhelage dienenden Mittelstellung nicht schwingen. Schließlich wird durch die feste Lagerung des einen Endes des Druck-Zug-Kabels die Montage vereinfacht und die erforderliche Länge der Einstellhülse verkürzt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Übertragung einer Steuer- oder Schalt­ bewegung mit einem in einer Ebene schwenkbaren Hebel, der in einer Mittelstellung durch vorgespannte, federnde Mittel gehalten wird und aus dieser Mittel­ stellung in entgegengesetzte Richtungen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (4) um zwei im Abstand voneinander angeordnete Drehachsen schwenkbar gelagert ist, daß die Lagerung des Hebels (4) an beiden Drehachsen aus halben Lagern (9 bis 12) besteht, die in der gleichen, zur Verbindungsebene der Drehachse senk­ rechten Richtung offen sind und daß die federnden Mit­ tel (16) derart an dem Hebel (4) abgestützt sind, daß ihre Federkraft gegen die halben Lager gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Hebelbewegung auf ein zu steu­ erndes Gerät ein Druck-Zug-Kabel (3) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (4) ein zweiarmi­ ger Hebel ist, wobei der längere Hebelarm (5) in der den Drehachsen gemeinsamen Ebene und der kürzere Hebel­ arm (7) in der Mitte zwischen den Drehachsen senkrecht zu dieser Ebene verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf entgegengesetzten Sei­ ten an dem Hebel (4) Zapfen (9, 10) befestigt sind, die in einseitig offene Lageraugen (11, 12) in beiderseits des Hebels (4) parallel zueinander angeordneten Platten (8) eingreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (8) durch Ausschnitte (13) gebildete, kreisbogenförmige Führungsflächen (14, 15) haben, die sich unmittelbar an die Lageraugen (11, 12) anschließen und sich längs der Bahn der Zapfen (9, 10) erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Trägerbauteil zwei parallele Lagerbolzen befestigt sind und daß der Hebel einseitig offene Lageraugen hat, die in der Mittelstellung des Hebels jeweils einen Lagerbolzen umgreifen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel aus Zugfedern (16) bestehen, die beiderseits des Hebels (4) vorzugsweise in der Mitte zwischen den Drehachsen ange­ ordnet und mit einem Ende an den Hebel (4) und mit dem anderen Ende an einem Trägerbauteil, insbesondere einer Platte (8) befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsenden der Zugfedern (16) auf beiden Seiten der den beiden Drehachsen gemeinsamen Ebene und in einem Abstand von dieser liegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülle (25) des Druck-Zug-Kabels (3) an einem Ende fest und am anderen Ende einstellbar mit dem jeweiligen Trägerbauteil verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Führungshülle (25) des Druck-Zug-Kabels (3) eine Befestigungshülse (26) angebracht ist, die mittels einer die Befestigungshülse (26) umspannenden Feder­ klammer (28) in einer Bohrung eines Trägerbauteils (20) fixiert ist.